电网的接地保护.docVIP

电网的接地保护 电力系统中性点的工作方式主要决定于系统的绝缘水平、供电的可靠性以及继电保护的要求等。通常110KV及以上电压等级电网采用中性点直接接地方式；35KV及以下电压等级电网采用中性点不接地或经消弧线圈接地方式。 低压系统发生接地的几率达到70％～80%，高压或超高压系统发生接地故障的几率高达90％以上。电力系统正常运行或发生相间故障时，系统的零序分量为零，而发生接地故障时存在一个特殊分量—零序分量，而反应零序分量构成的接地保护具有接线简单、动作迅速、灵敏度高，不受系统振荡和过负荷的影响等特点。因此，反应零序分量构成的接地保护得到广泛应用。 第一节 大接地电流系统的零序保护 中性点直接接地系统中，发生一点接地时，接地点与故障线路和中性接地点直接构成短路电流通路，短路电流很大，因此，称为大接地电流系统。根据大接地电流系统发生接地故障时零序分量的特点即可构成零序保护。 单相接地时零序分量特点及变压器中性点接地的考虑 单相接地时零序分量特点 中性点直接接地系统如图4-1（a）所示，假定零序电流的正方向为母线指向线路，零序电压的正方向为线路高于大地。当线路MN上发生单相接地短路时，在故障点零序电压的作用下，产生零序电流，其分布如图4-1（b）零序网络所示； 根据零序网络写出故障点K处、M母线和N母线处的电压为 线路沿线各点零序电压分布如图4-1（c）所示； 根据对称分量法，故障点K的边界条件为 由于共轭复数相等，所以各序复数功率的关系为 因此，A相单相接地时，系统零序电流、电压相量如图4-1（d）所示。 可知，中性点直接接地系统发生接地故障时零序分量的特点为： 故障点零序电压最高，变压器中性接地点最低； 零序电流由故障点零序电压产生，其大小和分布决定于中性点接地变压器的数目和位置，受系统运行方式变化的影响较小。 零序或负序功率方向与正序功率发现相反，正方向由线路指向母线。 变压器中性点接地的故虑 基本原则：①保证变压器在系统在单相接地时不产生危险过电压；②零序电流的分布不变或变化最小，以保证零序保护动作范围的稳定。 每个发电厂或低压侧有电源的变电所至少一台变压器中性点接地； 每个电源处多台变压器，选择变压器中性点部分接地； 变压器低压侧无电源，又不装设单相重合闸时，变压器中性点一般不接地； 220KV及以上电力变压器，中性点绝缘水平较低的，中性点必须接地； 自耦变压器由于结构的要求，中性点必须接地。 零序电流保护 零序电流保护类似相间故障的电流保护，只反应被保护线路靠近电源一侧的电气量，由于误差的原因，不能准确区分本线路末端和下一线路出口的故障，因此，同样应构成阶段式保护。零序电流保护有四段式，根据具体线路决定保护采用的段数，通常采用三段式，其保护范围与同段相间故障的电流保护的保护范围相同。 三段式零序电流保护的原理接线如图4-2所示，主保护为：无时限零序电流速断保护（零序Ⅰ段）和限时零序电流速断保护（零序Ⅱ段）；后备保护为：零序过电流保护（零序Ⅲ段）。 无时限零序电流速断保护（零序Ⅰ段） 零序电流保护仅反应线路电流中的零序分量。如图4-3所示曲线①为线路各点接地短路时的最大零序电流曲线。 整定原则： 按躲被保护线路末端，单相或两相接地短路时，流过保护的最大零序电流整定，即 式中 —为可靠系数，取1.2～1.3； 接地短路时，流过保护零序电流的计算式为 由图4-3可知，零序Ⅰ段不能保护线路全长。 按躲断路器三相触头不同时合闸时，流过保护的最大零序电流整定，即 式中 —为可靠系数，取1.2～1.3； 断路器不同时合闸时，流过保护最大零序电流的计算式为 式中，为两侧系统等效电势；X1Σ、X0Σ为从断点看进去的序阻抗。 只存在于断路器不同时合闸期间，当保护的动作时限大于非全相过程时，保护动作值的整定不考虑此条件。 当线路装设综合重合闸CAR或单相重合闸AR时，躲过单相重合闸过程中出现的非全相振荡零序电流I0.AR，即 在装设综合重合闸的线路上，常常采用灵敏Ⅰ段和不灵敏Ⅰ段两个零序Ⅰ段保护。线路全相运行过程中，灵敏Ⅰ段按（1）、（2）两个条件整定，以使保护有较高的灵敏度。出现非全相运行，单相重合闸起动时，自动将灵敏Ⅰ段保护直流操作回路闭锁，防止灵敏Ⅰ段误动作，待线路恢复全相时重新投入。不灵敏Ⅰ段按条件（3）整定，在非全相运行时，快速切除故障。 限时零序电流速断保护（零序Ⅱ段） 限时零序电流速断保护与相间短路的限时电流速断保护的保护范围相同，因此，其动作值应与相邻下一线路零序Ⅰ段配合整定，即：躲开下一线路零序Ⅰ段保护范围末端发生接地短路的最大零序电流整定，动作时限比下一线路零序Ⅰ段高一个时限级差?t。 当上下级线路之间变电所的母线上接有中性点接地的变压器，沿线路各点发生接地短路时，流过线路AB、BC的短路电流曲线①、曲线②如图4-